浅覆盖层深水区流速大岩面倾斜的钢护筒施工装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种浅覆盖层深水区流速大岩面倾斜的钢护筒施工装置，属于沿海环境桥梁施工领域，采用先搭设并锚固起始平台，依托平台悬臂焊接三层导向架，下放钢护筒。冲击钻驻位在悬臂导向架上，对钢护筒内进行冲击作业，将钢护筒逐步冲击跟进后，护筒内回灌混凝土锚固钢护筒，再将钢护筒与后方起始平台连接稳定。拆除导向架，依次施工下一排钢护筒，并逐根平联形成稳定的钻孔平台。形成部分平台后，即可隔孔开钻。该方案取消了常规的护筒区的平台钢管桩，钢护筒锚固后既作为辅助平台桩又作为成桩钢护筒。本实用新型专利技术是一种创新的适用于浅覆盖层、深水区、流速大、岩面倾斜的群桩基础施工装置及方法。

The steel tube construction device for shallow layer rock surface inclined deep water velocity

The utility model discloses a shallow overburden rock surface velocity in deepwater area of inclined steel casing construction device, belongs to the field of construction of coastal environment bridge, using the first set and anchored starting platform, relying on the platform of three layers of welded steel tube frame, decentralization. The impact drills are on the cantilever guide frame and impact on the steel casing. After the steel cylinder is gradually impacted, the concrete cylinder is recharged and the steel cylinder is connected to the rear platform. Demolition of the guide frame, the next row of the next row of steel tube, and the root flat to form a stable drilling platform. After the formation of a part of the platform, the drilling can be made through the hole. The scheme cancels the common platform steel pipe pile in the retaining wall. The steel retaining wall is used as the auxiliary platform pile and the pile forming steel tube after the steel retaining wall is anchored. The utility model is an innovative group pile foundation construction device and method suitable for shallow cover layer, deep water area, large flow velocity and sloping rock surface.

【技术实现步骤摘要】
浅覆盖层深水区流速大岩面倾斜的钢护筒施工装置
本技术属于沿海环境桥梁施工领域，尤其涉及适用于浅覆盖层、深水区、流速大、岩面倾斜的群桩基础施工，特别是钢护筒施工。
技术介绍
目前，海上桥梁大型钻孔桩群桩基础常规采用打桩船插打辅助平台桩搭设钻孔平台，然后依托钻孔平台采用起重设备吊装振动锤的方式逐根下放大直径钢护筒，钢护筒和平台桩连接形成可靠的钻孔施工平台。该方法施工适用性广，工效较高，应用较为普遍。我国已经建成通车的东海大桥、杭州湾大桥、金塘大桥、泉州湾大桥等多数跨海大桥均采用该工艺。但在沿海环境桥梁施工中，受潮汐和地质变化等影响，海床变化剧烈，在一些特殊的沿海条件下，基岩裸露或者覆盖层极薄，海床面起伏不均，钢护筒无法通过常规工艺插打并形成可靠平台，对大型桥梁选线和施工往往影响较大。以某工程A为例，该大桥工程采用主跨340m双塔结合梁斜拉桥，大桥为典型的沿海环境桥梁，桥位水深最大36m，流速达到2.93m/s，水文环境在沿海桥梁中较为典型。某索塔承台下设26根Φ2.8m的钻孔灌注桩，单桩桩长为62m，桩基均按嵌岩桩设计，以中风化含角砾凝灰岩为桩端持力层。桩基钢护筒内径均为Φ3.1m，壁厚δ20mm，长度28～40m不等。该主墩处为典型的沿海大斜坡裸岩条件。该主墩岩面倾斜、起伏变化大，群桩范围高差达到12.5m，海床面倾角达29度，且为横桥、纵桥双向斜坡。同时该墩位基岩裸露，局部覆盖层厚度仅为1.5m，下伏岩石表面强度达到44Mpa，桩端持力层岩石强度达到68MPa。因此按常规群桩基础施工工艺无法进行钢护筒沉放施工。目前，对于类似恶劣水文地质条件下大型平台有三种施工方案：(1)打桩船或起重船直接插打钢护筒施工方案：在一些浅覆盖层条件下钢护筒下放，可采用打桩船配液压锤或者柴油锤直接锤击钢护筒，将其打入一定的深度，进而形成钻孔平台。而对于前述大桥工程A，为克服振动锤振沉钢护筒无法入岩的情况，对打桩船进行钢护筒搭设进行了结构分析。在钢护筒底部加强和钢护筒搭设过程不变形的情况下，钢护筒仅能进入岩层60cm，无法实现结构稳定。因而，该方案不适宜该工程A。(2)大型导管架方案：即事先将整个墩位的多根钢护筒在场地预制焊接完成，通过大型船舶运输，采用起重船舶直接在现场定位、吊放。完成调位后，在导管架外侧下放水下围堰，通过在围堰内浇筑混凝土与基础进行锚固，再依托该锚固平台进行钻孔桩施工。但此方案针对该施工条件有一定局限性，导致前述大桥工程A无法以该方案实施：浅、薄覆盖层清理难度大，混凝土与基岩锚固效果不确定性大；岩面倾斜角度较大，导管架底部高差大，由于混凝土的流动性，无法保证对导管架基础进行全部锚固；岩面倾斜角度较大，每根导管架基础标高相差较大，对导管架每根基础标高控制难度大；大型导管架自重较大，需较大的起重船，而且前述大桥工程A桥位两侧受既有桥梁和跨海高压线净空影响，大型起重船无法进场，导管架起重作业条件受限。(3)行式起升平台方案：依托自行式起升平台沉放钢护筒，钢护筒沉放锚固后形成群桩，在群桩护筒上搭设平台进行钻孔。同样该方案有较大局限，导致前述大桥工程A无法以该方案实施：起升平台作业水深有一定要求，而前述工程A大桥水域最大水深超过30m，超过起升平台最大水深的限制；起升平台对水流流速和基础倾斜度条件有一定要求，确保自身稳定性。
技术实现思路
本技术的目的在于：鉴于国内外已有的在恶劣水文地质条件下施工大型群桩基础钢护筒的方法无法适用于沿海一些特定水域的，因此需要研发一种创新的适用于浅覆盖层(无覆盖层、基岩裸露或局部覆盖层厚度低于2m)、深水区(水深或最大水深不超过40m)、流速大(流速不超过4m/s)、岩面倾斜(最大海床面倾角不超过60度)的群桩基础施工装置及方法，提高桩基施工的适用范围，满足沿海恶劣水文条件、地质复杂多变浅覆盖层情况下的群桩基础施工。本技术目的通过下述技术方案来实现：一种浅覆盖层深水区流速大岩面倾斜的钢护筒施工装置，包括主栈桥，与主栈桥连接的起始平台，用于钻孔平台的钢护筒沉放的导向架，以及振动锤和冲击钻；起始平台位于钻孔平台外侧，采用混凝土锚固的钢管桩基础；导向架位于起始平台朝向钻孔平台一侧形成一悬臂平台，且导向架焊接在已完成嵌岩锚固的起始平台钢管桩基础平联位置，或者导向架位于钻孔平台朝向欲沉放的钢护筒一侧形成一悬臂平台，且导向架焊接在最外侧已完成临时锚固的钢护筒的外侧壁板上；导向架之间焊接平联，导向架包括相连接的悬臂机构和导向框，悬臂机构与起始平台钢管桩或钢护筒焊接，导向框为上下平行的多层结构，各层上均竖直对应设有一容纳钢护筒沉放通过的导向孔，形成一竖直的导向通道，冲击钻驻位在导向架上。作为选择，各钢护筒之间逐根平联形成钻孔平台。该方案中，通过钢护筒之间逐根平联形成稳定的钻孔平台，形成部分平台后，即可隔孔开钻。该方案取消了常规的护筒区的平台钢管桩，钢护筒锚固后既作为辅助平台桩又作为成桩钢护筒。作为选择，导向框为三层结构的长方体框。该方案中，具有足够的强度、刚度，能够满足流速大、风速大、波浪高时沉放钢护筒的使用要求。前述本技术主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本技术可采用并要求保护的方案；且本技术，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本技术方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本技术所要保护的技术方案，在此不做穷举。工作过程为：本技术与常规钢护筒沉放施工不同，采用了新型钢护筒沉放方案：即采用先搭设并锚固起始平台，依托平台悬臂焊接导向架，下放钢护筒。冲击钻驻位在悬臂导向架上，对钢护筒内进行冲击作业，将钢护筒逐步冲击跟进设计深度后，护筒内回灌混凝土锚固钢护筒，再将钢护筒与后方起始平台连接稳定。拆除导向架，依次施工下一排钢护筒，并逐根平联形成稳定的钻孔平台。而且形成部分平台后，即可隔孔开钻。该方案取消了常规的护筒区的平台钢管桩，钢护筒锚固后既作为辅助平台桩又作为成桩钢护筒。本技术的有益效果：对于某些与国外内其他斜拉桥相比，具有主墩施工环境极为恶劣、复杂的特点的沿海大桥工程，不适合采用目前国内外尚有的类似水文、地质条件下大型群桩基础施工方法。常规钢护筒单根沉放工效约为1～2天，采用本技术该主墩单根钢护筒用时约7天完成，该桥墩以4套导向架为例，可以在7个循环周期约50天内完成26根钢护筒沉放施工，且成孔过程无一根护筒漏浆，有效确保了成孔效率和成桩质量，解决了复杂条件下的大型群桩基础施工，为恶劣水域环境钢护筒施工积累了宝贵经验，进一步推动了大跨径桥梁建设技术的发展。附图说明图1是本技术实施例的导向架安装平面结构示意图；图2是本技术实施例的导向架安装立面结构示意图；图3是本技术实施例的施工第一排钢护桩的平面状态示意图；图4是本技术实施例的钢护桩施工完毕的平面状态示意图；其中1为主栈桥、2为起始平台、3为欲沉放的钢护筒位置、4为钢护筒、5为导向框、51为导向孔、6为悬臂机构、7为平联、8为混凝土锚固的钢管桩基础、9为钻孔平台。具体实施方式下列非限制性实施例用于说明本技术。某大桥A采用主跨340m双塔结合梁斜拉桥，大桥为典型的沿海环境桥梁，桥位水深最大36m，流速达到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浅覆盖层深水区流速大岩面倾斜的钢护筒施工装置，其特征在于：包括主栈桥，与主栈桥连接的起始平台，用于钻孔平台的钢护筒沉放的导向架，以及振动锤和冲击钻；起始平台位于钻孔平台外侧，采用混凝土锚固的钢管桩基础；导向架位于起始平台朝向钻孔平台一侧形成一悬臂平台，且导向架焊接在已完成嵌岩锚固的起始平台钢管桩基础平联位置，或者导向架位于钻孔平台朝向欲沉放的钢护筒一侧形成一悬臂平台，且导向架焊接在最外侧已完成临时锚固的钢护筒的外侧壁板上；导向架之间焊接平联，导向架包括相连接的悬臂机构和导向框，悬臂机构与起始平台钢管桩或钢护筒焊接，导向框为上下平行的多层结构，各层上均竖直对应设有一容纳钢护筒沉放通过的导向孔，形成一竖直的导向通道，冲击钻驻位在导向架上。

【技术特征摘要】
1.一种浅覆盖层深水区流速大岩面倾斜的钢护筒施工装置，其特征在于：包括主栈桥，与主栈桥连接的起始平台，用于钻孔平台的钢护筒沉放的导向架，以及振动锤和冲击钻；起始平台位于钻孔平台外侧，采用混凝土锚固的钢管桩基础；导向架位于起始平台朝向钻孔平台一侧形成一悬臂平台，且导向架焊接在已完成嵌岩锚固的起始平台钢管桩基础平联位置，或者导向架位于钻孔平台朝向欲沉放的钢护筒一侧形成一悬臂平台，且导向架焊接在最外侧已完成临时锚固的钢护筒的外侧壁板上；导...

【专利技术属性】
技术研发人员：方成武，张麟，彭琳琳，杜文广，王昊岳，龙凤文，周飞，
申请(专利权)人：中交二航局第四工程有限公司，中交第二航务工程局有限公司，舟山市交通工程质量监督局，
类型：新型
国别省市：安徽,34